CAPÍTULOS
APLICACIONES EN TELERRADIOLOGÍA
Julián Dorado, Juan R. Rabuñal, Juan J. Romero, Sergio Santos
Laboratorio de Redes de Neuronas Artificiales y Sistemas Adaptativos Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones
Universidad de A Coruña
La radiología es una de las especialidades de la medicina susceptible de integrarse en el concepto de telemedicina.
En este artículo se analizan las características comunes de estas especialidades, entre las que destaca la distancia física considerable entre médico y paciente o entre médicos, lo que se traduce, en el plano tecnológico, como la necesidad de transferir datos clínicos e imágenes médicas de alta calidad.
La telerradiología, que consiste en la transmisión de imágenes médicas para su interpretación remota por un radiólogo, es la parte más exigente en cuanto a recursos computacionales de las necesarias en cualquier técnica de telemedicina, ya que no es posible reducir la calidad de las imágenes transmitidas sin perder precisión en el diagnóstico.
Se analizan aquí las características de las imágenes habituales en medicina, y los requerimientos deseables para su transmisión y almacenamiento, y se presenta un ejemplo de sistema que aplica a la traumatología los avances que se han realizado en el campo de la telerradiología. Se hace también un repaso de las tendencias que se desarrollarán próximamente, hasta conseguir su aplicación en la práctica diaria.
Palabras clave: telerradiología, biomedicina. Keywords: tele-radiology, biomedicine.
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5.1 INTRODUCCIÓN
En esta última década del siglo, la tecnología necesaria para la utilización
de redes de datos de un ancho de banda considerable se ha desarrollado
rápidamente de forma que, en este momento, está disponible a un precio
realmente asequible. A partir de esta realidad, y a la vista de ejemplos
cotidianos como Internet, las redes de vídeo, televisión y telefonía fija y
móvil, las comunicaciones se han tratado de implantar de forma progresiva
en ámbitos que necesitan de un ancho de banda muy elevado y, por tanto,
marginadas hasta ahora por la gran cantidad de recursos que demandaban.
Esta es la situación en la que se encuentra la transmisión de información
médica que, en su nivel más básico, en cuanto a volumen de información,
necesita transmitir imágenes digitalizadas de radiografías con una gran
calidad y, por tanto, con un alto consumo de ancho de banda. Al plantear la
transmisión de este tipo de información surge el concepto de telemedicina.
5.2 TELEMEDICINA
La telemedicina se podría definir como el uso interactivo de información
médica, transferida de un lugar a otro mediante comunicaciones
electrónicas, con el objetivo de mejorar la salud del paciente o ampliar la
formación del personal médico y, con el propósito general de mejorar la
práctica médica.
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tolgía ,-
Telemedlcina
Figura 1.: Especialidades que componen la Telemedicina.
Como se puede ver en la Figura 1, la mayoría de las especialidades médicas
son susceptibles de integrarse en el concepto telemedicina. En este sentido,
existiría una telepediatría, una telecardiología, etc. Especialidades como la
telecirugía exigen de un nivel de recursos y de desarrollo tecnológico que
provocan que con el nivel actual se estén desarrollando simples pruebas o lo
que se denomina "demostradores de tecnología", es decir, sistemas pioneros
que, aunque con un coste astronómico, permiten demostrar que en un futuro
cercano sería posible el desarrollo de sistemas comerciales totalmente
operativos.
Salvo estos casos tremendamente especiales, el concepto de telemedicina se
puede aplicar de forma fácil, utilizando tecnologías de transmisión de datos
muy probadas y a un precio muy asequible, utilizando computadoras,
cámaras y sistemas de audio de la informática doméstica.
5.3 CARACTERÍSTICAS COMUNES
En cualquiera de las especialidades de telemedicina que se acaban de
comentar se mantienen una serie de características comunes que derivan de
su propia definición.
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En primer lugar existe siempre una distancia entre médico y pacientes o
entre médicos. Comúnmente, esta distancia se refiere a que el paciente
puede estar en su domicilio y la consulta la realiza un médico desde un
hospital de referencia. En la casa del paciente puede haber un equipo
preinstalado, como un controlador de tensión arterial o un sistema mucho
más complejo, o se puede haber desplazado un equipo médico con una
unidad móvil que realice un diagnóstico previo o las pruebas que necesite el
especialista remoto. La distancia también puede tener otras connotaciones.
Se puede referir a la interacción de distintos médicos o equipos médicos que
desarrollan su actividad en distintos centros médicos. Estas interacciones
pueden tener distintas finalidades, por un lado, se pueden realizar consultas
a un especialista de un hospital de referencia desde cualquier otro centro
médico periférico o, por otro lado, distintos especialistas pueden
intercambiar opiniones sobre casos conflictivos o interesantes mediante
video-conferencia, visualizando la misma información tanto textual como
de imágenes médicas.
En segundo lugar, la telemedicina busca siempre evitar el traslado tanto de
pacientes como de médicos, facilitando, en cambio, el traslado de la
información. Como consecuencia de este traslado de información, siempre
que un médico reclame un diagnóstico de un experto remoto, el médico
local adquiere nueva experiencia en un área en la que no es experto. Se
produce entonces un flujo de conocimientos o de experiencia entre los
médicos, de forma que se puede decir que, la aplicación de la telemedicina
conlleva, implícitamente, la realización de tele-enseñanza entre personal
médico de distinto nivel de conocimientos.
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Por último, en el plano tecnológico, la realización de cualquier especialidad
de telemedicina siempre necesita de la comunicación entre los participantes,
ya sean médicos o pacientes. Hace falta entonces la utilización de una
vídeo-conferencia de calidad suficiente para una comunicación fluida o, en
el peor de los casos, si no se dispone de ancho de banda suficiente, al menos
se necesita de una audio-conferencia que permita la comunicación hablada
entre los participantes. Otro punto fundamental es la disponibilidad de los
historiales clínicos de los casos que se estudian. También, en ciertos tipos
de telemedicina, es crítico el tener acceso, en tiempo real o diferido, a datos
de aparatos médicos a los que está conectado el paciento. Por último, sí es
muy común la transmisión de imágenes para el diagnóstico. Las imágenes
médicas, como las radiografías, son fundamentales en la práctica médica y
se utilizan en multitud de campos de la medicina para la realización de
diagnósticos. En este punto es donde entra en escena la telerradiología.
5.4 TELERRADIOLOGÍA
La telerradiología se podría definir como la transmisión de imágenes
médicas para su interpretación remota por un radiólogo.
La telerradiología es la parte más exigente en cuanto a recursos
computacionales de las necesarias en cualquier técnica de telemedicina. Es
incluso más exigente que la parte de video-conferencia, ya que en ésta es
posible reducir la resolución o número de frames por segundo que se
transmiten, siendo la consecuencia más directa la reducción de la ventana de
video-conferencia o la aparición de saltos en la imagen de vídeo.
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Sin embargo, en la transmisión de imágenes médicas, la calidad de la
imagen es un factor fundamental. No es posible plantear que se pueda
perder calidad en la transmisión de las imágenes ya que esto podría afectar
al diagnóstico que realice el médico a partir de ella. Existen, además,
estándares de calidad de imagen que aseguran que una determinada imagen
puede ser usada para la realización de un diagnóstico fiable. Es, por tanto,
imposible rebajar los parámetros de calidad definidos en estos estándares
sin que ello repercuta en el diagnóstico. Esto implica que la transmisión de
las imágenes médicas necesita de un ancho de banda fijo y que la reducción
de este ancho de banda sólo se puede conseguir mediante métodos de
compresión sin pérdida que, normalmente, sólo reducen el tamaño de las
imágenes en, aproximadamente, un 50%.
Para comprender el volumen de información del que se está hablando se
puede ilustrar con un ejemplo el espacio que ocupa una imagen habitual de
las utilizadas en cualquier práctica médica. Cuando se digitaliza una
radiografía de tamaño intermedio, debido a la resolución necesaria para
garantizar un diagnóstico, se pueden utilizar alrededor de 4000 x 2000
pixels utilizando una profundidad de color real que necesita de 3 bytes por
pixel.
24 bits x 4096 pixels x 2048 pixels= 24Mb
Hay que resaltar que este es el tamaño mínimo de una imagen radiográfica
típica. También hay que pensar que cada médico atiende a un cierto número
de pacientes disponiendo de varias radiografías por paciente. Suponiendo el
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tamaño medio de 24Mb por radiografía, un disco duro común a finales de
1999, de alrededor de 6Gb sólo permitiría el almacenamiento de entre 50 y
100 pacientes suponiendo que sólo se almacenan entre 2 y 4 radiografías
por paciente.
Como se puede suponer, este número de pacientes y radiografías parecen
insuficientes, incluso para una modesta consulta privada. Esto lleva a pensar
en la ingente cantidad de espacio de almacenamiento que necesitaría un
gran hospital que tuviera totalmente informatizado el servicio de radiología.
Por todo esto, las computadoras utilizadas en telemedicina necesitan, en
primer lugar, una gran cantidad de espacio de almacenamiento en disco y,
una vez solucionado el problema del almacenamiento, para conseguir una
visualización eficiente y el procesado de las imágenes también es necesaria
una buena tarjeta de vídeo y, por último, aunque menos crítico, se necesita
un procesador potente que realice el resto de procesos necesarios para
ejecución del sistema de telemedicina.
5.5 TIPOS DE IMAGEN
Un punto fundamental es entender el tipo de imágenes con las que se trabaja
actualmente en medicina. El tipo más básico de imagen es la que procede de
radiografías convencionales que habitualmente se obtienen por
digitalización de radiografías en placa. Sin embargo, ya empiezan a ser
comunes los aparatos de radiología digital que generan las imágenes
directamente en formato digital evitando las pérdidas de calidad asociadas
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al paso de escaneado de la placa. En el punto anterior se han comentado las
necesidades de espacio para el almacenamiento de este tipo de imágenes.
Sin embargo, actualmente la labor diagnóstica no sólo trabaja con
radiografías sino que dispone de otras herramientas basadas en la imagen.
Algunas de ellas se basan en imágenes continuas en el tiempo, lo que
podríamos denominar vídeos. Un ejemplo de este tipo de imagen es la
ecografía o cualquier vídeo de endoscopias. Para almacenar estos vídeos en
formato digital la opción más directa y de mejor calidad consiste en
almacenar cada una de las frames con una calidad similar a la comentada
para las radiografías. Teniendo en cuenta que normalmente se almacenan
entre 24 y 30 frames por segundo para que las animaciones sean fluidas, las
necesidades de espacio se incrementan enormemente.
Existen también otro tipo de imágenes médicas, desarrolladas
recientemente, que trabajan con volúmenes de datos en lugar de con
imágenes en dos dimensiones. En este tipo se encuadran la Resonancia
Magnética Nuclear (RMN), la Tomo grafía Axial Computerizada (T AC) o la
Tomografía de Emisión de Positrones (TEP). Fácilmente se puede pensar
que, al disponer de imágenes en tres dimensiones, la ocupación de cada
volumen de datos se ha de multiplicar. Estos volúmenes se generan
normalmente por acumulación de varias imágenes en dos dimensiones
obtenidas desde distintas posiciones de un paciente inmóvil. Por tanto, el
problema de su almacenamiento se puede ver como si se tuviera que
almacenar distintas imágenes de un mismo paciente. Cada volumen de datos
puede ocupar un mínimo de 100 veces más que una imagen del mismo
tamaño y resolución.
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Por último, alguna de las técnicas que generan volúmenes de datos son
capaces de obtener estos datos en el tiempo pudiendo reproducirse
animaciones de estos volúmenes de datos. De nuevo, el ratio ya comentado
para conseguir una animación fluida es de 24 o 30 volúmenes por segundo
con lo que se vuelven a incrementar de forma drástica las necesidades de
almacenamiento.
5.6 UN EJEMPLO DE APLICACIÓN EN
TELERRADIOLOGÍA
Dentro de las técnicas de telemedicina que se han comentado en puntos
anteriores, se hacía una distinción entre aquellas que pueden ser aplicadas
ya, sin necesidad de disponer de una gran financiación ni de realizar una
investigación y aquellas otras que se denominaban "demostradores de
tecnología" porque estaban en una fase temprana de su desarrollo. La
telerradiología, en este momento, se sitúa en un punto intermedio. Para
imágenes radiográficas, se puede decir que es una tecnología probada, lista
para utilizar, mientras que, el trabajo con animaciones o volúmenes de
imágenes exige un ancho de banda que no está disponible, a un precio
asequible, con las tecnologías actuales de telecomunicaciones.
En este punto se va a comentar una aplicación que emplea los avances que
se han realizado en el campo de la telerradiología y los aplica al campo de
la traumatología.
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El desarrollo de este proyecto se está llevando a cabo en el ámbito del grupo
de investigación, el laboratorio de Redes de Neuronas Artificiales y
Sistemas Adaptativos (RNASA) y un grupo del Dep. de medicina, el
laboratorio de Imagen Médica y Diagnóstica Digital (!MEDIR), ambos de
la Universidade da Coruña. El título del proyecto es "Sistema Integrado
para el Telediagnóstico y Seguimiento a Distancia de Pacientes con Prótesis
de Cadera" y está financiado por el Ministerio de Educación y Ciencia.
En él se intenta estudiar la posibilidad de realizar diagnóstico remoto de
aflojamientos en prótesis de cadera. Las radiografías se transmiten desde
donde reside el paciente hasta donde está el especialista de forma que las
revisiones se puedan realizar sin que el paciente se traslade.
Toda la información del paciente reside en una BD centralizada accesible a
través de Internet que almacena, tanto datos demográficos, como imágenes
radiográficas.
Este proyecto de investigación surge de la necesidad de realizar un
seguimiento de los pacientes durante un largo período de tiempo desde la
realización de la operación de implante de la prótesis.
Teniendo en cuenta el tipo de pacientes, normalmente personas mayores, y
la orografía de Galicia, la posibilidad de realizar teleconsultas desde su
propio domicilio o un centro de salud cercano haría ganar mucha calidad de
vida a este tipo de pacientes.
El tipo de comunicaciones utilizadas es la AGI (Autopista Galega da
Información) que enlaza las universidades, centros de investigación y
hospitales en la comunidad gallega. Esta red es de alto ancho de banda y
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puede proporcionar la capacidad de transferir de forma rápida las imágenes
médicas.
5.6.1. Pantallas del sistema.
El sistema se basa en una serie de pantallas demográficas en las que se
introduce la información sobre el paciente. También se dispone de pantallas
para incorporar la información del historial clínico. En esta parte se pueden
asociar las digitalizaciones de las distintas radiografías de las revisiones que
se realiza al paciente, con la información que se obtiene de esa revisión.
Figura 2.: Ejemplo de una de las pantallas del sistema.
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Para cada radiografía se marcan una serie de puntos para poder calcular
ángulos y distancias de una serie de medidas predefinidas. En la Figura 2 se
puede ver la ventana del sistema que permite marcar los puntos sobre una
radiografía.
Una vez realizado este trabajo para todas las radiografías de un paciente, se
puede estudiar la evolución de estas medidas para poder concretar si existe
o no movimiento de las prótesis instaladas.
5.6.2. Trabajo colaborativo
Este tipo de programa aporta, como hecho diferencial, la posibilidad de que
dos médicos que no tengan la oportunidad de encontrarse para comentar el
caso de un paciente, tengan las facilidades necesarias a través de una red de
computadoras para poder realizar ese tipo de diagnóstico en común. El
programa también facilita el trabajo de un médico individual en el sentido
de que se automatiza la gestión de historias clínicas y de radiografías pero
no más que cualquier programa que tenga como labor fundamental la
gestión de información.
En el modo colaborativo, uno de los médicos tiene la información sobre un
paciente. Entonces abre una sesión en el servidor, lo que significa que crea
una especie de canal (de forma semejante a un servidor IRC) y recupera de
la BD toda la información de este paciente, demográfica y radiografías
disponibles de sus revisiones.
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Los médicos que van a participar en la revisión se conectan al servidor y
comprueban qué sesiones están abiertas. Localizan el nombre del médico
qué abre la sesión y se conectan a ella. Se abre entonces una video
conferencia y la información del paciente se carga en las computadoras de
cada médico que se conecte a la sesión.
Una vez conectados, cada uno de los médicos puede modificar valores de la
historia o las posiciones de puntos de medidas y ángulos mientras comentan
distintos aspectos del paciente, pudiéndose ver mediante la conexión de
videoconferencia.
5.6.3. Situación actual
En este momento, el proyecto está terminando su primera fase de desarrollo
y, el personal médico va a comenzar a realizar las primeras pruebas entre la
Facultad de Informática, el Laboratorio !MEDIR en el campus de Oza, el
Hospital Juan Canalejo y el Hospital de Cee. Una vez realizadas estas
primeras pruebas y ajustado el programa se espera comenzar la utilización
del programa manejando casos reales en los centros ya referenciados.
5.6.4. Direcciones futuras
El programa actual se está desarrollando en lenguaje Delphi, sin embargo,
la propia naturaleza del sistema de telerradiología y su funcionamiento
sobre Internet parecen plantear la pregunta ¿Por qué no realizar el proyecto
en Java?.
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Al desarrollar un programa orientado a intemet, el lenguaje Java es una
opción muy razonable y con ventajas aparentes pero, en el momento de
comenzar a desarrollar el proyecto, hace más de un año, el lenguaje Java
presentaba distintos problemas.
Así, la principal ventaja que aporta Java, la portabilidad, no se conseguía
completamente ya que, dependiendo del compilador utilizado, el código
sólo funciona correctamente en ciertos navegadores. Además, para utilizar
los últimos avances de la versión Java 1.2.2 se necesita un plug-in para
actualizar las funcionalidades de los navegadores. Este punto elimina la
ventaja de no tener que instalar programas que se consigue al utilizar
applets. En este caso, el usuario sólo tiene que conectarse a una dirección
web y esperar a que se baje el applet y empiece a funcionar. Sin embargo si
el navegador no está listo para ejecutar el applet y se necesita un plug-in,
hay que bajar este plug-in e instalarlo sobre el navegador, suponiendo esto
un problema para usuarios de computadoras que tengan un nivel básico.
Esto supone un trabajo más o menos similar a instalar un programa
compilado en Delphi, con lo que desaparecerían las ventajas de la
utilización de este otro lenguaje.
En estos momentos, se están realizando nuevas pruebas para estudiar la
posibilidad de migrar la aplicación. La parte de BD no cambiaría y el modo
de trabajar tampoco. Sólo se necesitaría un equipo más potente que pudiera
dar soporte a la ejecución fluida de programas Java complejos. La ventaja
fundamental del sistema implementado de esta forma es que no habría que
instalar ningún programa. Como ya se ha comentado, el usuario se conecta a
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una página web, baja la aplicación, y ya puede comenzar a trabajar
independientemente de la computadora y del lugar donde se encuentre.
5. 7 TENDENCIAS
• Dentro del campo de la Telerradiología existen distintas tendencias muy
claras que se desarrollarán en los próximos años, hasta conseguir su
aplicación en la práctica diaria.
Una de estas tendencias es la expansión de la radiología móvil, que consiste
en la utilización de equipos móviles de obtención de radiografías mediante
su instalación en furgonetas o camiones ligeros. En estos sistemas es
necesario disponer de equipos de comunicaciones autónomos que permitan
la transmisión de las imágenes y la comunicación con el centro hospitalario
de referencia por medio de transmisores de telefonía móvil o de satélite.
Existen ya experiencias en este sentido realizadas, sobre todo, por ejércitos
de distintos países con resultados satisfactorios. En el ámbito civil, el
procedimiento de funcionamiento consistiría en que un médico con una
formación más general viajara con el sistema para realizar las radiografías,
junto a algún personal técnico. Una vez conseguidas las radiografías en la
casa del paciente, se puede establecer una conexión de alta capacidad con el
especialista del centro de referencia, de forma que se realice un diagnóstico
definitivo.
Otro punto de interés es la realización de bibliotecas de imágenes médicas
de distintos tipos y con distintas patologías. Estas bibliotecas pueden usarse
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posteriormente como base para realizar teleenseñanza o como estándar a la
hora de probar distintos algoritmos de procesado de imagen. También se
pueden estudiar protocolos de diagnóstico basándose en diagnósticos ya
verificados. Como ejemplo más conocido de este tipo de bibliotecas es el
Visible Human Project. En este proyecto del NIH (National Institute of
Health - EEUU) se consiguieron distintos tipos de imágenes (T AC, RMN y
cortes criogénicos) de dos cadáveres (un hombre y una mujer) que habían
donado su cuerpo a la ciencia. Este proyecto, pionero en este campo, es ya
un estándar y una referencia obligada en cuanto a la investigación en
procesado de imágenes médicas.
Como consecuencia del desarrollo de estas bibliotecas y la generalización
de los equipos médicos de captación de imágenes que funcionan de forma
digital, también se está produciendo una utilización más extensa de técnicas
de procesado digital de imagen que consigan una mejora en la visualización
y, por tanto, en los diagnósticos que se produzcan a partir de ellas. Dentro
de estas técnicas, ya en el campo del 3D se trabaja actualmente en la
segmentación y reconstrucción de órganos y estructuras como métodos de
preparación de operaciones quirúrgicas o como método de enseñanza
avanzado.
5.8 FUTURO INMEDIATO
En breve, el campo de la telerradiología se verá potenciado por la mejora de
las comunicaciones y por el incremento de potencia de las computadoras.
Esta situación de mejora provocará la extensión de su utilización al poder
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incrementar la calidad de las comunicaciones y el trabajo entre médicos,
utilizando, tanto equipos como conexiones de bajo coste.
En cuanto a las comunicaciones, en muy poco tiempo se mejorarán las
conexiones telefónicas desde los domicilios y desde terminales móviles con
nuevas tecnologías como ADSL y UMTS. ADSL permite disponer de una
sola línea telefónica para acceder simultáneamente a las llamadas de voz y a
las conexiones de datos. Estas conexiones se realizan de forma asimétrica
permitiendo un ancho de banda reducido de emisión (128/300 Kbit/s) y más
amplio de recepción (de 256 Kbit/s a 2 Mbit/s). La tecnología UMTS para
teléfonos móviles, cuyo concurso de licencias está resuelto en España en
este momento y probablemente esté funcionando en el 2002, permite que
los móviles tengan capacidad multimedia para emitir y recibir, voz, datos,
imágenes y vídeo.
Por otro lado, la potencia de las computadoras siempre aumenta de forma
exponencial. Esto implica que en no mucho tiempo se podrán visualizar
volúmenes de datos con equipos asequibles con lo que se podrá añadir este
tipo de imágenes médicas a los equipos que utilicen los médicos desde sus
casas y consultas. Además, a medio plazo será posible incluir equipamiento
de Realidad Virtual, como cascos, gafas o guantes a estos equipos de forma
que la visualización de los volúmenes de datos y las reconstrucciones se
realice de una forma más intuitiva.
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5.9 BIBLIOGRAFÍA
• www.telemedicine.org The Internet Dermatology Society. Junio 2000.
• Porto, A. Pazos, A. Puente-Penas, J. Pereira, M. Linares, J. Teijeiro, A.
Santos, J. Dorado. "Sistema de teleseguimiento de pacientes con
prótesis de cadera a través de internet", presentado en la modalidad de
comunicación en la Sesión Científica 2: Imágenes Médicas, dentro de
las 11 Jornadas Nacionales sobre Internet y Salud. Madrid, Abril2000.
• Pernas, J. Teijeiro, J. Pereira, A. Santos, J. Dorado, A. Pazos: "Sistema
de validación de un método para seguimiento de las migraciones en
prótesis de cadera". Capítulo del libro: "Radiología Digital". Servicio
de publicaciones Universidad de Málaga. Málaga, 1999. Pag. 225 a
236. ISBN: 84-7496-754-6.
• Pemas, J. Teijeiro, J. Pereira, A. Santos, J. Dorado, A. Pazos:
"SSAPRO - Sistema de seguimiento a distancia de pacientes con
prótesis de cadera". Capítulo del libro "Aplicaciones Avanzadas en
Internet". Editorial Alfredo Brañas. Santiago de Compostela, 1998. Pag
67 a 78.
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• Grupos de News
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sci.med.telemedicine
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